I nte rna t io na l J o urna l o f   Rec o nfig ura ble a nd   E m be dd e d Sy s t e m s     Vo l.  7 ,   No .   3 ,   No v em b er   2 0 1 8 ,   p p .   13 8 ~ 1 4 8   I SS N:  2 089 - 4 864 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r es . v7 . i3 . p p 138 - 1 4 8          138       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JR E S /in d ex   Rea Ti m FP G I m ple m e ntatio n o P WM  Choppe Fed  Ca pa citor Run  In duction  M o tor       N.   M ura li 1 V.   B a la j i 2   1 De p a rt m e n o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   S CS V M Un iv e rsit y ,   In d ia    2 EE E,   S a v e e th a   S c h o o o f   En g in e e rin g ,   S a v e e th a   In stit u te  o f   M e d ica &   T e c h n ica S c ien c e s,  In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Au g   12 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   Oct  1 3 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Oct  2 7 ,   2 0 1 8       T h is  p a p e p re se n ts  th e   p e rf o rm a n c e   e n h a n c e m e n o f   c a p a c it o ru n   in d u c ti o n   m o to b y   p u lse   w id th   m o d u late d   A c h o p p e r. T h e   p h a se   a n g le  c o n tro f a c e s   se v e r e   sh o rtf a ll   in   th e   p e rf o rm a n c e   im p ro v e m e n f o larg e tri g g e ri n g   a n g les .   In   th is  p a p e th e   c o m p a riso n   o f   p h a se   a n g le  c o n tro a n d   si n u so id a p u lse   w id th   m o d u latio n   tec h n i q u e   is  e n c o u n tere d   f o e ffe c ti v e   sp e e d   c o n tro o sin g le  p h a se   c a p a c it o ru n   i n d u c ti o n   m o to r.   T h e   n e c e ss a r y   p a ra m e ters   a r e   tak e n   in to   c o n sid e ra ti o n a re   h ig h e e ff icie n c y ,   les s e to tal  h a rm o n ic  d isto rti o n   a n d   h ig h   in p u p o w e f a c to r.   T h e   re su lt a re   c o m p a re d   b y   u sin g   th e   sim u latio n u sin g   m a tl a b   S i m u li n k   e n v iro n m e n t.   T h e   v a li d a ti o n   o f   re su lt   in   h a rd w a re   is  i m p le m e n ted   u sin g   F ield   p r o g ra m m a b le  g a te   a rra y   f o sin u so i d a p u lse   w id th   m o d u latio n   te c h n i q u e .   K ey w o r d :   E f f icien c y     Har m o n ic s     Mo d u latio n   i n d ex   P o w er   f ac to r   P u ls W id th   Mo d u latio n   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .     Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   N.   Mu r ali ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g i n ee r in g ,   SC SV MV   Un iv er s it y ,   I n d ia.   E m ail:  m u r al ib ee e@ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     Sin g le  p h ase  in d u ctio n   m o to r   d r iv es  p lay   s ig n if ica n r o le  in   d o m esti an d   in d u s tr ial  ap p licatio n s .   T h s p ee d   co n tr o o f   i n d u ct io n   m o to r   is   w id el y   u s ed   in   all  ap p licatio n s .   A ll   th e   i n d u s tr ies  p r ef er   s in g le  p h as e   in d u ctio n   m o to r   co m p ar ed   to   o th er   m o to r   d r iv es   d u t o   less   co s t,   s i m p ler   co n tr o l   cir cu it s   an d   les s   m ai n ten a n ce .   T h co n v en tio n al  m et h o d   u tili ze s   i n te g r al  c y cle  co n tr o a n d   p h ase   co n tr o f o r   co n tr o llin g   t h s p ee d .   I n   i n te g r al  c y cle  c o n tr o th s in g le  p h ase  i n d u c t io n   m o to r   is   co n tr o lled   b u d u to   s u b   h ar m o n ic s   ca u s e s   lu m b er s   in   to r q u s p ee d   ch ar ac ter is tics   [ 1 ] .   T h m er i ts   o f   co n v en t io n al  co n tr o ar lo w   co s an d   ea s ier   co n tr o l.  T h d em er it s   o f   co n v en t io n al   co n tr o ar p o o r   p o w er   f ac to r ,   h ig h   h ar m o n ic  d is to r tio n   an d   n o n - s in u s o id al  v o lta g at  th in p u t.  T h s p ee d   co n tr o l   o f   ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r   d r iv es  f ed   f r o m   A C   ch o p p er   u tili ze s   d i f f er en to p o lo g ies  o f   p h a s co n tr o m et h o d s .   T h s e m ico n d u cto r   d ev ice   T R I AC   is   co n n ec ted   i n   t h m ai n   w in d i n g ,   T R I AC   co n n ec ted   i n   a u x ili ar y   w i n d in g   o f   m o to r   an d   a n t i - p ar allel  t h y r i s to r s   ar co n n ec ted   to   t h in p u s u p p ly .   T h p h a s co n tr o l i s   b ette r   co m p ar ed   to   s i n g le  p u l s w i d th   m o d u latio n ,   i t is   s h o w n   t h at  e f f icien c y   i s   s li g h tl y   b etter   i n   p h a s co n tr o th an   s i n g p u l s w id t h   m o d u latio n   tech n iq u e.   T h liter atu r s h o w s   th at  m u ltip le  p u ls w id t h   m o d u lat io n   g iv es  b etter   q u alit y   o u tp u th an   p h a s co n tr o m et h o d .   T h p er f o r m an ce   i s   d eter m i n ed   b y   g o o d   in p u p o w er   f ac to r ,   less   to tal   h ar m o n ic  d is to r tio n   o f   cu r r en t   an d   v o ltag a n d   i m p r o v e m en t   in   ef f icie n c y . T h s i n u s o id al  p u ls w id th   m o d u latio n   tech n iq u is   u ti lized   f o r   ef f ec tiv s p ee d   co n tr o an d   im p r o v e m e n i n   p er f o r m a n ce   p ar am eter s .   I n   th liter atu r T R I A C   co n n ec ted   in   au x i liar y   w in d i n g   g iv e s   b etter   o u tp u a lo w er   tr ig g er i n g   an g les.  At  lar g er   tr ig g er in g   a n g l es  th e   p o w er   f ac to r   is   p o o r ,   h ar m o n ic  d is to r tio n   v alu is   m o r an d   n o n - s i n u s o i d al  w a v ef o r m   at  t h i n p u t.  T R I A C   co n n ec ted   i n   au x i liar y   w i n d in g   o f   m o to r   is   n o s u i tab le  f o r   s p ee d   co n tr o d u to   th u n s tab le  o p er atio n   at  ce r tain   tr ig g er in g   an g le s   [ 8 ] .   T h m er its   o f   p u l s w id th   m o d u latio n   A C   ch o p p er   is   h i g h   e f f icie n c y ,   les s   h ar m o n ic  co n te n t s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R E     I SS N:  2089 - 4864     R ea l time   F P GA   I mp leme n ta ti o n   o f P W M C h o p p er fed   C a p a cito r   R u n   I n d u ctio n   Mo t o r   ( N .   Mu r a li )   139   ef f ec tiv b r ak i n g   o p er atio n   an d   im p r o v ed   p o w er   f ac to r   [ 2 ] .   T h co m m o n l y   u s ed   co n f i g u r a tio n   o f   AC - DC - AC   w h ic h   ar u s ed   in   v ar iab le  s p ee d   d r iv es,  FAC T co n tr o ller   an d   w i n d   tu r b in e s   ar r ep lace d   b y   AC A C   co n v er ter   w it h o u DC   s o u r ce   [ 3 ] .   T h tu r n s   r atio   o f   s in g l p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   tr ea ted   as  c o m p le x   q u an tit y   a n d   th co r r esp o n d in g   p er f o r m an ce   p ar a m e ter s   ar co m p u ted   [ 4 ] .   T h to p o lo g y   u s ed   is   s y m m etr ical   AC   v o ltag e   co n tr o ller   w h ic h   u til izes  t h r ee   s w itc h es.  T h e   p er f o r m an ce   is   e f f ec ti v f o r   d i m m er   lo ad s   a n d   in d u ctio n   h ea tin g ,   b u th lo w er   o r d er   h ar m o n ic s   is   p r esen in   t h o u tp u v o lta g [ 5 ] .   P W ch o p p er   r eq u ir es   s ec o n d   o r d er   f ilter   f o r   ef f ec ti v p er f o r m a n ce   u n d er   clo s ed   lo o p   co n tr o l.  T h clo s ed   lo o p   co n tr o w it h   f ilter   r ed u ce s   t h f l u ctu at io n   d u to   lo ad   v ar iatio n s   [ 6 ] .   T h ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r   i s   u s ed   as  b r ak i n g   u s i n g   tr iac  ac   v o lta g co n tr o ller .   T h i n h ib it in g   p u ls e s   o f   r ec ti f ier   ar f ail u r co m p ar ed   t o   d is co n n ec tio n   o f   au x i liar y   w i n d i n g   [ 7 ] .     AC   v o lta g r eg u lat io n   i s   i m p o r ta n asp ec i n   i n d u s tr y   an d   d o m e s tic  ap p licatio n s .   T h n e w   m at h e m a tical  m o d el  is   d er iv ed   an d   lo w   co s m o d el.   T h co n t r o ller   is   ch ec k ed   ef f ec ti v el y   w it h   I   an d   PI   co n tr o m ec h an i s m s   [ 9 ] .   T h d r a w b ac k   o f   A C   to   A C   co n v er ter   w it h   p h a s co n tr o i s   at  h ig h er   f ir i n g   a n g le s   th o u tp u w a v e f o r m   is   n o n - s i n u s o id al  an d   p o o r   p o w er   f ac to r .   T h is   p ap er   co m p ar es  th co n v en tio n a l   co n tr o lle r   w ith   ex tin c tio n   a n g le  co n tr o an d   s i n u s o id al  p u l s w id th   m o d u la tio n   [ 1 0 ] .   P W m et h o d   is   b etter   th an   p h a s an g le  co n tr o an d   th co n v er ter   p r o d u ce s   lo w   o r d er   h ar m o n ics  at  h ig h er   co n d u ctio n   an g le s   [ 1 1 ] .   T h co n v er ter   is   co n n ec ted   w i th   ca p ac ito r   b an k   to   r ed u ce   th to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n .   A t   h ig h er   co n d u ctio n   an g le s   th d is to r tio n   f ac to r   in c r ea s ed   d u to   lo ad   [ 1 2 ] .   T h r eso n an d lin k   co n v er ter   o p er ates  at  ze r o   v o ltag e   an d   ze r o   cu r r en s w itc h i n g   lea d s   to   m o r e f f ic ien t.  C o m p ar e d   to   h ar d   s w itc h i n g   th e   d ela y ed   tr ig g er i n g   an g le   co n tr o g iv e s   b etter   o u tp u an d   u tili ze s   t h p ass i v lo ad   at  t h o u tp u [ 1 3 ] .   T h h ar m o n ic  eli m i n atio n   is   d o n e   th r o u g h   s i n u s o id al  p u l s w id t h   m o d u latio n   an d   g r ati f ies   th r o u g h   th e   a m p li tu d a n d   f r eq u en c y   m o d u latio n   [ 1 4 ] .   T R I A C   co n tr o i s   u til ize d   f o r   attain in g   b etter   to r q u ch ar ac ter is tics   f o r   s in g le  p h ase  i n d u ctio n   m o to r   an d   th r esu l ts   s h o w s   th a th o p ti m i m u m   ca p ac ito r   v alu e s   d eter m i n es  th to r q u an d   ef f icien c y .   T h lo w er   ca p ac ito r   s h o w s   b etter   p er f o r m an ce   co m p ar ed   to   h ig h   v a l u o f   c ap ac ito r .   T h o p er ati o n   is   n o i s y   d u to   th h ar m o n ic s   p r esen in   t h s y s te m   [ 1 5 ] .   T h T R I A C   co n tr o lled   s in g le  p h a s in d u c tio n   m o to r   ex p er ien ce s   th p u ls at in g   to r q u at  th o u tp u t.  T h s ig n i f ica n r ea s o n   is   p r o d u ctio n   o f   ev en   m u ltip les   o f   h ar m o n ic s   an d   th es ca n   b eli m i n ated   b y   c o n n ec ti n g   s u itab le  s h u n r esi s to r .   T h li m itatio n   o f   t h i s   m eth o d   is   t h p o w er   d is s ip atio n   a n d   lo s s es  ar m o r d u to   t h r esi s tan ce   [ 1 6 ] .   Pu ls w id th   m o d u latio n   o f   v ar i ab le  s p ee d   co n tr o o f   f a n   u t ilizes  t h ac   ch o p p er .   T h h ar m o n ics   i n   th o u tp u v o lta g is   m i n i m ized   b y   e m p lo y i n g   lo w   p as s   f ilter s .   T h d esig n   o f   co n tr o cir cu it  co m p o n en ts   is   co m p le x   an d   in   th p r esen p ae r   th a d v an ce d   f ea t u r es  o f   tr ig g er i n g   is   u s ed   [ 1 7 ] .   I n   th is   p ap er   p h ase  co n tr o o f   s p ee d   co n tr o m eth o d   is   co m p ar ed   w it h   s i n u s o id al  p u ls w id t h   m o d u latio n .   T h o p er atio n   an d   w o r k i n g   p r in cip le  o f   s i n u s o id al  p u ls w id t h   m o d u lat io n   i s   ex p lai n ed   alo n g   w it h   t h p u ls g e n er atio n   o b tain ed   b y   f ield   p r o g r a m m a b le  g ate  ar r a y .   I n   th co r r esp o n d in g   ch ap ter   th s i m u latio n   r es u lts   ar co m p ar ed   b et w ee n   p h ase  co n tr o m et h o d   an d   s i n u s o id al  p u ls w id t h   m o d u latio n   m et h o d .   T h w av e f o r m s   o b tain ed   f r o m   th h ar d w ar u s i n g   f ield   p r o g r a m m ab le  g a te  ar r ay   f o r   t h s i n u s o id al   p u ls w id t h   m o d u la tio n .       2.   AC  VO L T AG E   CO N T RO L L E R     2 . 1 .     P ha s Ang le  Co ntr o l   I n   p h ase  an g le  co n tr o l,  th t w o   s ilico n   co n tr o lled   r ec tif ier   ar co n n ec ted   in   an ti - p ar allel   is   u s ed   as  th to p o lo g y   o f   A C   v o lta g c o n tr o ller .   T h o u tp u o f   AC   v o ltag co n tr o ller   is   co n n ec ted   to   th s i n g le  p h a s e   ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r .   T h tr ig g er in g   p u ls es  g e n er at ed   f o r   th t w o   th y r is to r s   ar alter n ati n g   i n   n atu r e.     Fo r   th p er io d   o f   p o s itiv h al f   cy c le  th y r is to r   T 1   is   in   f o r w a r d   b ias  an d   s tar ts   co n d u ctin g   w h e n   th g a te  s i g n al   is   av ailab le,   w h ile  t h th y r is to r   T 2   is   in   r ev er s ed   b ias co n d iti o n .   A t 1 8 0   d eg r ee s   th y r is to r s   n ee d   to   b s w itc h ed   o f f   b y   n at u r al  co m m u tatio n .   B u d u to   th m o to r   lo ad   th cu r r en co n ti n u to   f lo w .   Fo r   th p er io d   o f   n eg at iv h a lf   c y cle  t h y r i s to r   T 2   is   in   f o r w ar d   b ias  an d   s ta r ts   co n d u ctin g   w h e n   th g ate   s ig n al  is   a v ailab le,   w h il t h th y r is to r   T 1   is   in   r ev er s ed   b ias  co n d itio n .   A 3 6 0   d eg r ee s   th y r i s to r s   n ee d   to   b s w itc h ed   o f f   b y   n atu r al  co m m u tatio n .   B u d u to   th m o to r   lo ad   th cu r r en co n ti n u to   f lo w .   B id ir es tio n al  A C   v o ltag e   co n tr o ller   as sh o w n   in   Fig u r 1 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4 864     I J R E S Vo l.  7 ,   No .   3 ,   N o v e m b er   2 0 1 8   :   13 8     14 8   140       Fig u r 1 .   B id ir esti o n al  AC   v o l tag co n tr o ller       2 . 2 .   Si nu s o ida l P uls Wi dth  M o du la t io n   T h A C   v o lta g co n tr o ller   u s es  d if f er en t   to p o lo g y   f o r   th i m p r o v e m e n in   p er f o r m an ce   p ar am eter s   o f   ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r .   T h is   to p o lo g y   u s es  f o u r   d io d es  an d   m a in   d ev ice  I GB T   S1   is   e m p lo y ed   f o r   co n d u cti n g   i n   b o th   p o s iti v h alf   an d   n eg a tiv h al f   c y c le.   F o r   th f r ee w h ee lin g   ac tio n   it  e m p lo y s   f o u r   d io d es  an d   o n au x iliar y   d ev ice  I GB T   S2 .   T h tr ig g er in g   s ig n a is   to   b g en er ated   f o r   th e   m ai n   s w itc h   an d   f r ee w h ee l in g   s w itc h .   Fo r   th p er io d   o f   p o s itiv h alf   c y cle  th cu r r en f lo w s   th r o u g h   d io d D1 ,   s w itc h   S1 ,   d io d D4   an d   c o n n ec ted   to   th ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r   an d   r etu r n   to   th s u p p l y .   Fo r   th p er io d   o f   n eg at iv e   h al f   c y cle  t h c u r r en f lo w s   t h r o u g h   ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r ,   d io d D3 ,   s w itc h   S1 ,   d io d D2   an d   co n n ec ted   s u p p l y   v o lta g e .   Fo r   th p er io d   o f   p o s itiv h alf   c y cle  t h f r ee w h ee li n g   ac tio n   tak e s   th r o u g h   th p ath   lo ad ,   D3 ,   s w itc h   S2 ,   D2 an d   b ac k   to   lo ad .   Fo r   th p er io d   o f   n eg ativ h al f   c y cl th f r ee w h ee l in g   ac tio n   tak e s   th r o u g h   th p at h   l o ad ,   D1 ,   s w itc h   S2 ,   D4 a n d   b ac k   to   lo ad .           Fig u r 2 Sin u s o id al  P u ls W i d th   Mo d u latio n   AC   v o lta g co n tr o ller       T h o u tp u o f   s i n u s o id al  p u ls w id t h   m o d u latio n   AC   v o lta g co n tr o ller   u n d er   id ea co n d itio n s   i s   tak en   a s   Vo   an d   I o .   T h p u ls w id t h   h a s   t w o   s p ec i f ic  lev e ls   i)   h ig h   le v el  d en o ted   b y   V H   an d   ii)  lo w   le v el  i s   d en o ted   b y   V L .   T h lo w   le v e v alu is   co n s id er ed   as  ze r o   v o lts .   V m   a n d   I m   ar co r r es p o n d in g   m ax i m u m   v alu e s   o f   v o ltag a n d   cu r r en t.     ) ( 0 t Si n V V m =   ( 1 )     ) ( 0 t Si n I I m =   ( 2 )     T h o u tp u t v o lta g is   ex p r es s e d   in   Fo u r ier   s er ies as     = = + + = 1 1 0 0 s i n c o s 2 ) ( n n n n L t n b L t n a a t V     ( 3 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R E     I SS N:  2089 - 4864     R ea l time   F P GA   I mp leme n ta ti o n   o f P W M C h o p p er fed   C a p a cito r   R u n   I n d u ctio n   Mo t o r   ( N .   Mu r a li )   141   T h ter m   L = ti m p er io d / 2     T h ter m   a o   co r r esp o n d s   to   d o f f s et  co m p o n e n t   an d   t h ter m   a n   an d   b n   co r r esp o n d s   to   n th   h ar m o n ic  f r eq u e n c y   co m p o n e n t.     .. 3 , 2 , 1 , c o s ) ( 1 = = n t d L t n t V L a L L o n    ( 4 )     .. 3 , 2 , 1 , s i n ) ( 1 = = n t d L t n t V L b L L o n    ( 5 )     Fo r   o u r   ca lcu latio n s   th v al u o f   L   i s   tak e n   as 1 .   T h P W s ig n a l is d ef i n ed   as     = 1 , 0 , 1 , 0 ) ( 0 t D D t D V D t t V H   ( 6)     I n   th an al y s i s   th ev e n   h ar m o n ic  co m p o n e n ts   ar r e m o v ed   b y   w av e f o r m   s y m m e tr y   an d   o d d   h ar m o n i c   co m p o n e n t s   ar tak e n   in to   ac c o u n t.  T h g e n er alize d   a m p lit u d o f   h ar m o n ic  co m p o n en t a n   is   ill u s tr ated   b y     ( ) D n V a H n s i n 2 =   ( 7 )     W h er is   th d u t y   c y cle  an d   o d d   h ar m o n ic  co m p o n en ts   n = 3 ,   5 ,   7   T h to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   o f   o u tp u v o ltag a n d   cu r r en t i s   g i v en   a s       1 3 2 V V T H D n on v = =   ( 8 )     1 3 2 I I T H D n on i = =   ( 9)     2 . 3 .   I m ple m ent a t io n o f   Sin us o ida l P WM   us ing   F P G A   T h p u ls g en er atio n   o f   s i n u s o id al  p u ls w id th   m o d u latio n   is   o b tain ed   b y   f ield   p r o g r a m m ab le  g at e   ar r ay .   T h VHDL   la n g u a g e   is   u s ed   to   p r o g r am   s i n u s o id al  p u ls w id th   m o d u latio n   f o r   A C   c h o p p er .   T h p u ls es  o u tp u f r o m   FP G k it  h as  to   b is o lated   f r o m   th p o w er   cir cu it  h en ce   t h o p to co u p ler   is   u s ed   f o r   th is   p u r p o s e.   A   s u itab le  ze r o   cr o s s in g   cir cu it  is   u s ed   to   s en s th ze r o   cr o s s in g   o f   th w a v ef o r m .   T h p o w er   s w itc h   r eq u ir es  d r iv er   cir cu it  to   en a b le  to   g et  co r r ec t   p u ls o u tp u an d   th n ec es s ar y   a m p licatio n   is   d o n e   th r o u g h   it.  F ig u r 3   s h o w s   co n tr o l c ir cu it u s in g   FP G A .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4 864     I J R E S Vo l.  7 ,   No .   3 ,   N o v e m b er   2 0 1 8   :   13 8     14 8   142       Fig u r 3 .   C o n tr o cir cu it  u s i n g   FP GA       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     T h is   s ec tio n s   p r ese n ts   p er f o r m an ce   en h a n ce m en t   o f   ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r   u s i n g   d i f f er e n t   tech n iq u es  li k p h ase  an g le  co n tr o an d   s in u s o id al  p u ls e   w id th   m o d u latio n   tech n iq u e .   T h co m p ar ativ e   an al y s is   o b tain ed   b y   s i m u lati o n   u s i n g   m a tlab   Si m u li n k   en v ir o n m e n t.  T h e x p er i m e n tal  r esu lt s   ar co m p u ted   f o r   s in u s o id al  p u l s w id t h   m o d u latio n   tech n iq u a n d   co m p ar ed   w it h   s i m u latio n   r es u lt s .   T h ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r   is   u s ed   as t h lo ad .   I t is ex e m p li f ied   b y   1   Hp ,   2 3 0 V,   5 . 2   A ,   1 4 4 0   r p m   a n d   1 2 . 5   m icr o   f ar ad   as  r u n n i n g   ca p ac ito r .   T h m o to r   is   co u p led   to   th m ec h an i ca lo ad   to   ac h iev v ar iab le  s p ee d   o p e r atio n .   T h m o to r   p ar am e ter s   ar R m =7 . 5 5   Ω ,   Xm =5 . 1 Ω ,   R r =8 . 3 Ω ,   Xr = 5 . 1 Ω ,   R a= 1 0 Ω ,   Xa= 1 0 Ω   an d   X m m =0 . 3 2 4 Ω .   T h r esu l ts   ar o b tain ed   f o r   b id ir ec tio n al   a v o lta g co n tr o ller   a n d   s i n u s o id al  p u ls e   w id th   m o d u latio n .   T h w av e f o r m s   w h ic h   ar d ep icted   b elo w   ar ef f icien c y ,   i n p u t   p o w er   f ac to r ,   to tal  cu r r e n t   h ar m o n ic  d is to r tio n   a n d   to tal  v o ltag h ar m o n ic  d is to r tio n .   T h s i m u la tio n   is   e x h ib ited   f o r   th T R I AC   co n tr o an d   th F ig u r 4   r ep r esen ts   v ar iat io n   o f   f ir i n g   an g le s   w it h   p o w er   f ac to r .   Th F ig u r 5   r ep r esen ts   p o w er   f a cto r   v er s u s   d u t y   c y cle I is   in f er r ed   th at  at  lo w er   f ir in g   a n g les  f r o m   0   to   6 0   d eg r ee s   th p o w er   f ac to r   is   0 . 8 .   W h en   t h f ir in g   a n g le  in cr ea s es  th p o w er   f ac to r   is   lo w .   T h r ea s o n   is   d u to   u n - s y m m etr ic  v o lta g an d   cu r r en w a v e f o r m s   at  h i g h er   f ir in g   an g les.       0 30 60 90 120 150 180 0 .0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 Po w e rf a ct o r F i ri n g   Ang l e   (D e g re e s)   Pow e rf a ct o r     Fig u r 4 P o w er f ac to r   v er s u s   f ir in g   a n g le   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R E     I SS N:  2089 - 4864     R ea l time   F P GA   I mp leme n ta ti o n   o f P W M C h o p p er fed   C a p a cito r   R u n   I n d u ctio n   Mo t o r   ( N .   Mu r a li )   143   0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 .0 0 .0 0 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 .0 Po w e rf a ct o r D u t y   C y cl e   Si m u l a t i o n   Ex p e ri m e n t a l     Fig u r 5 P o w er f ac to r   v er s u s   d u t y   c y cle       T h ex p er i m en tal  r es u lts   ar o b tain ed   u s i n g   f o r   s in u s o id al  p u ls w id t h   m o d u latio n   tec h n iq u u s i n g   FP GA .   T h F ig u r 8   r ep r esen ts   th s i m u lated   a n d   ex p er i m e n tal  r es u lt  o f   s in u s o id al  p u l s w id t h   m o d u latio n .   T h s i m u lated   g r ap h   i n   m ar k ed   in   b lack   an d   e x p er i m e n tal  g r ap h   is   o b tai n ed   in   r ed .   Fo r   d if f er e n d u t y   r atio   th p o w er   f ac to r   is   o b tai n ed   at  th e   in p u o f   ca p ac ito r   r u n   i n d u ctio n   m o to r .   T h p o w er   f ac to r   v ar iatio n s   ar e   s tead y   at  all  d u t y   c y cle  an d   s l ig h tl y   lo w   at  0 . 5   d u t y   c y cle.   I is   in f er r ed   th at  cu r r e n an d   v o ltag w a v e f o r m s   h av le s s er   p h a s d if f er en ce .     T h Fig u r 6   is   e x p lai n ed   as  m o to r   in p u c u r r en o f   to tal  h a r m o n ic  d i s to r tio n   w it h   v ar iati o n   in   f ir in g   an g le s .   T h d is to r tio n   is   w i t h in   t h li m i o f   I E E E   s tan d ar d s   an d   is   ex h ib ited   till   th f ir in g   an g les  o f   6 0   d eg r ee s .   T h n o n - lin ea r it y   i n   cu r r en h ar m o n ic s   is   u n v eile d   g r ea ter   th an   6 0   d eg r ee s .   T h p o w er   q u alit y   i s   p o o r   d u to   ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r   lo ad ,   an d   t h co r r esp o n d in g   i n d u cti v e n er g y   r e q u ir es  an o t h er   p ath   to   f r ee   w h ee l a n d   d is s ip atin g   t h en er g y .       0 30 60 90 120 150 180 0 20 40 60 80 100 120 140 160 T H D   cu rre n t   (% ) F i ri n g   Ang l e   (D e g re e s)   T H D   cu rre n t     Fig u r 6 %T HD  cu r r en t v er s u s   f ir i n g   a n g le       T h Fig u r 7   ep ito m izes  t h m o to r   in p u t   cu r r en h ar m o n ic s   w it h   r esp ec to   d u t y   c y cle  o f   s i n u s o id al   p u ls w id t h   m o d u la tio n .   T h s i m u latio n   a n d   ex p er i m en tal  r es u lts   ar s h o w i n g   s i m ilar   r esp o n s e.   Fro m   th F i g u r 5   it  i s   i n f e r r ed   th at  p o w er   f ac to r   d ec r ea s es  as  t h tr i g g er in g   a n g le   in cr ea s es.  D u to   th d y n a m ic  m o to r   lo ad   w h e n   th p o w er   f ac to r   d ec r ea s es  th cu r r en h ar m o n ics  i n cr e ases   to   h i g h   v al u e.   T h cu r r en w av e f o r m s   h av h ig h   d is to r tio n   a n d   lead s   to   u n s u itab le  f o r   s p ee d   co n tr o as  th m ac h in d er ati n g   in cr ea s es.  T h p h ase  co n tr o l is   s u p er io r   till   th tr i g g er i n g   an g le  o f   6 0   d eg r ee s   co m p ar ed   to   P W co n tr o l.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4 864     I J R E S Vo l.  7 ,   No .   3 ,   N o v e m b er   2 0 1 8   :   13 8     14 8   144   0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 .0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 T H D   C u rre n t   (% ) D u t y   C y cl e   Si m u l a t i o n   Ex p e ri m e n t a l     Fig u r 7 T HD  cu r r en t v er s u s   d u t y   c y cle       T he   F ig u r 8   d em o n s tr ate s   th m o to r   v o ltag h ar m o n ics  o f   p h ase  co n tr o m et h o d   w it h   d if f er e n t   tr ig g er i n g   an g les.  T h h ar m o n ics  is   w it h i n   th s p ec if ied   li m i ts   u n til  6 0   d eg r ee s   an d   it  r is es   to   v er y   h i g h   v al u e   d u to   d y n a m ic  m o to r   lo ad .   I is   s u b j ec tiv t h at  c u r r en h ar m o n ic s   ar h i g h   v al u d u to   f o r ce d   co m m u tatio n   o f   th p o w er   s w i tch e s   in   t h c o n v er ter .   C o n v er s el y   th h i g h er   o r d e r   h ar m o n ics  ar m o v ed   to   lar g er   s w itc h i n g   f r eq u en c y   a n d   ea s il y   f il ter ed   b y   p ass i v f ilter s .       0 30 60 90 120 150 180 0 50 100 150 200 250 300 T H D   Vo l t a g e   (% ) F i ri n g   Ang l e   (D e g re e s)   T H D   Vol t a g e     Fig u r 8 %T HD   v o ltag v er s u s   f ir in g   a n g le       T h Fig u r 9   ep ito m izes t h m o to r   in p u t v o lta g h ar m o n ic s   w it h   r esp ec t to   d u t y   c y cle  o f   s i n u s o id al  p u ls w id t h   m o d u la tio n .   Fo r   h ig h er   d u t y   c y cle  t h a m p lit u d e   o f   h ar m o n ic  co n te n t is le s s . T h P W m et h o d   s h o w s   b etter   p o w er   q u al it y   t h a n   p h ase  co n tr o l.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R E     I SS N:  2089 - 4864     R ea l time   F P GA   I mp leme n ta ti o n   o f P W M C h o p p er fed   C a p a cito r   R u n   I n d u ctio n   Mo t o r   ( N .   Mu r a li )   145   0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 .0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 T H D   Vo l t a g e   (% ) D u t y   C y cl e   Si m u l a t i o n   Ex p e ri m e n t a l     Fig u r 9 % T HD  v o ltag v er s u s   d u t y   c y cle       T h F ig u r 1 0   p o r tr ay s   ca p a cito r   r u n   i n d u c tio n   m o to r   ef f icie n c y   f o r   d iv er s tr i g g er i n g   a n g le s .   A lo w er   f ir in g   an g le s   th e f f icien c y   i s   n ea r   8 0 %,  b u th v al u e   is   le s s er   f o r   h i g h er   tr ig g er i n g   a n g les.   T h r ea s o n   is   d u to   in cr ea s ed   co p p er   lo s s es a t la r g er   tr ig g er in g   a n g les.     T h Fig u r 1 1   ex p lai n s   ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r   e f f icien c y   f o r   v ar iatio n s   o f   d u t y   c y c le.   T h ef f ic ien c y   i s   n ea r   8 0 f o r   th m o s o f   t h e   d u t y   c y cle.   T h ef f ic ien c y   i s   b etter   co m p ar ed   to   p h ase  an g l e   co n tr o m et h o d .   T h Fig u r e   1 2   s ig n i f ie s   r ea ti m e x p er i m en tal  d ata  o b tain ed   f o r   t h d u t y   c y cle  0 . 5 .   T h s in u s o id al  p w m   p ar a m ete r s   ar av ailab le  in   t h Fi g u r e   12 .   T h Fig u r 1 3   s p ec if ies  th r ea ti m s p ec tr o f   to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n   o f   v o ltag w a v ef o r m   f o r   th s i n u s o id al  P W tech n iq u e.   T h Fig u r 1 4   s p ec if ies  t h ex p er i m e n tal  s e tu p   f o r   s p ee d   co n tr o o f   ca p ac ito r   r u n   in d u ctio n   m o to r   w i th   F P GA   co n tr o o f   ac   v o ltag co n tr o ller .   T h Fig u r 1 5   s p ec if ies  t h VHD L   p r o g r am m i n g   f o r   p u ls g e n er atio n   u s in g   FP G A .   T h p r o g r am m in g   w a s   o b tain ed   u s i n g   Xil in x   p lat f o r m .       0 30 60 90 120 150 180 0 20 40 60 80 Ef f i ci e n cy  (% ) F i ri n g   Ang l e   (D e g re e s)   Ef f i ci e n cy   0 .5 0 .6 0 .7 0 .8 0 .9 1 .0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Ef f i ci e n cy  (% ) D u t y   C y cl e   Si m u l a t i o n   Ex p e ri m e n t a l   Fig u r 10 %   E f f icie n c y   v er s u s   f ir i n g   a n g le   Fig u r 11 %Ef f ic ien c y   v er s u s   d u t y   c y c le     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4 864     I J R E S Vo l.  7 ,   No .   3 ,   N o v e m b er   2 0 1 8   :   13 8     14 8   146       Fig u r 12 E x p er im e n tal  p ar a m eter s   d etail s   at  0 . 5   d u t y   c y cl e           Fig u r 13 Har m o n ic  Sp ec tr in   h ar d w ar a t 0 . 5   d u ty   c y cle       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J R E     I SS N:  2089 - 4864     R ea l time   F P GA   I mp leme n ta ti o n   o f P W M C h o p p er fed   C a p a cito r   R u n   I n d u ctio n   Mo t o r   ( N .   Mu r a li )   147       Fig u r 14 E x p er im e n tal  s etu p   o AC   ch o p p er   f ed   ca p ac ito r   r u n   i n d u ct io n   m o to r   u s i n g   FP GA           Fig u r 15 P u ls g en er atio n   u s in g   Xili n x   FP GA       4.   CO NC LUSIO N   T h PW ch o p p e r   f ed   ca p ac ito r   r u n   in d u ct io n   m o to r   is   i m p e le m e n ted   in   h ar d w ar u s i n g   FP G A .   T h p r o p o s ed   co n tr o h as  i m p r o v ed   p er f o r m a n ce   p ar a m eter s   co m p ar ed   to   co n v en tio n al  p h ase  a n g le  co n tr o l.  T h ef f ic ien c y   a n d   p o w er   f ac to r   h as  i m p r o v ed   co m p ar e d   to   p h ase  a n g le   co n tr o l.  T h to tal  h ar m o n ic  d is to r tio n s   o f   c u r r en an d   v o ltag ar s lig h tl y   h ig h er   v a lu co m p ar ed   to   I E E E   s tan d ar d s .   T h is   ca n   b e   en h a n ce d   b y   s u i tab le  h ar m o n ic  eli m i n atic  tec h n iq u es  f o r   th e f f ec ti v o p er atio n   o f   ca p ac ito r   r u n     in d u ctio n   m o to r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.